JP6483006B2 - Wind farm and its control method - Google Patents

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Description

本発明はウインドファームとその制御方法に係り、特に電力系統に対して便益をもたらすことを可能とするウインドファームとその制御方法に関する。   The present invention relates to a wind farm and a control method thereof, and more particularly, to a wind farm and a control method thereof capable of providing benefits to an electric power system.

石油など化石燃料の枯渇が懸念されるようになって久しく、また、地球環境の温暖化対策のために、COの排出削減が全世界で解決すべき急務の課題となっている。これらの課題の解決を図るために、化石燃料を使用せず、また、COも排出しない発電の方法として、太陽光発電や風力発電など自然エネルギーを用いた再生可能エネルギー発電の導入が世界中で急速に進行している。 Long time so the depletion of petroleum fossil fuel is concerned, also for warming the global environment, reducing emissions of CO 2 has become an issue of urgent to be solved worldwide. In order to solve these problems, renewable energy power generation using natural energy, such as solar power generation and wind power generation, has been introduced around the world as a power generation method that does not use fossil fuels and does not emit CO 2. Is progressing rapidly.

しかしながら、特に風力発電は、時々刻々変化する風を利用して発電するため、発電電力が時間とともに大きく変動するといった特徴がある。そのため、発電された電力を電力系統に連携させる場合には、風力発電電力の変動により、商用の電力系統における電力需給のバランスが取れなくなり、電圧変動や周波数変動などの問題が発生し、電力品質の低下を招くことが懸念される。   However, wind power generation, in particular, is characterized by the fact that the generated power fluctuates greatly over time because it generates power using wind that changes from moment to moment. For this reason, when the generated power is linked to the power grid, fluctuations in wind power generation can cause unbalanced power supply and demand in commercial power grids, causing problems such as voltage fluctuations and frequency fluctuations. It is feared that this will lead to a decline.

現在、風力発電電力が電力系統に連携されるときには、電力系統側で電力需要の大きさに応じて、その電力系統内にある火力発電所などの大型発電機の発電出力を調整力とし、電力需給のバランスを保っている。しかしながら、日本国内には、すでに多くの風力発電事業者が風力発電装置を系統連携しており、その事業者数も、さらに増加傾向にあることから、電力系統内での調整力不足が懸念されている。   Currently, when wind power generation is linked to the power grid, the power output from the large power generators such as thermal power stations in the power grid is adjusted according to the power demand on the power grid side. The balance between supply and demand is maintained. However, in Japan, many wind power generation companies have already linked the wind power generation system to the grid, and the number of such companies is also on the rise. ing.

そこで、1台以上の風力発電装置からなる風力発電装置群(ウィンドファーム)に対して、風力発電装置の出力する無効電力により、電力系統の電圧変動を抑制する手法が提案されている。例えば、特許文献1では、「分散型電源1自身から出力する有効電力Pの変動成分ΔPと、それにより生じた連携点X5の電圧変動ΔVの各検出値から、時々刻々変わるパラメータα(t)を推定し、分散型電源1が、Q=−αP又はQ=−αΔPなる無効電力を出力し、分散型電源1に起因する系統3の電圧変動分のみを抑制する。」ことを提案している。   In view of this, a method has been proposed in which a wind power generator group (wind farm) including one or more wind power generators is used to suppress voltage fluctuations in the power system using reactive power output from the wind power generator. For example, in Patent Document 1, “a parameter α (t) that changes from time to time based on each detected value of the fluctuation component ΔP of the active power P output from the distributed power source 1 itself and the voltage fluctuation ΔV of the cooperation point X5 generated thereby. The distributed power source 1 outputs reactive power Q = −αP or Q = −αΔP and suppresses only the voltage fluctuation of the system 3 caused by the distributed power source 1 ”. Yes.

また、電力系統の周波数変動を抑制する手法としては、ウィンドファームの一部の風力発電装置を調整用風力発電装置グループとして出力を制限しておき、電力系統の周波数変動が懸念される、ウィンドファームの出力急変時に、調整用風力発電装置の出力制限を解除することで、電力系統の周波数変動を抑制する方法が提案されている。例えば、特許文献2では、「電力系統に対して送電線を介して接続された複数台の風力発電システムと、少なくとも1台の蓄電システムを備えて構成される風力発電装置群の制御システムであって、前記複数台のそれぞれの風力発電システム及び蓄電システムに設けられて通信ネットワークを介し前記複数台の風力発電システムのそれぞれの出力を含む運転情報を送受信する個別制御装置と、前記通信ネットワークを介して前記個別制御装置からの情報を受信して、前記複数台の風力発電システムのそれぞれの出力制限値を演算処理する集中制御装置と、を備え、前記集中制御装置から前記複数台の風力発電システムにそれぞれ送信される出力指令値に応じて前記風力発電装置群の運転を制御する。」ことを提案している。   In addition, as a technique for suppressing frequency fluctuations in the power system, a wind farm in which some wind power generators of the wind farm are restricted to output as a wind power generator group for adjustment and there is a concern about frequency fluctuations in the power system. There has been proposed a method of suppressing the frequency fluctuation of the power system by releasing the output restriction of the adjusting wind power generator when the output suddenly changes. For example, in Patent Document 2, “a control system for a group of wind power generators configured to include a plurality of wind power generation systems connected to an electric power system via power transmission lines and at least one power storage system. An individual control device that is provided in each of the plurality of wind power generation systems and the power storage system and transmits and receives operation information including the output of each of the plurality of wind power generation systems via a communication network, and via the communication network A centralized control device that receives information from the individual control device and computes output limit values of the plurality of wind power generation systems, and the plurality of wind power generation systems from the centralized control device. The operation of the wind turbine generator group is controlled in accordance with the output command value transmitted to each of the above.

特開2007−124779号公報JP 2007-1224779 A 特開2012−241576号公報JP 2012-241576 A

特許文献1,2によれば、大容量のウィンドファームにより電力系統の電圧や周波数の安定運用に貢献することができる。しかしながら、ウィンドファームが連携される電力系統の容量やインピーダンスによっては、前述の無効電力出力による電圧変動抑制の効果が小さい場合や、電力系統に予備力が充分にある場合には風力発電装置グループによる出力制限・解除による周波数変動抑制が不要となる場合も考えられる。   According to Patent Documents 1 and 2, a large-capacity wind farm can contribute to stable operation of power system voltage and frequency. However, depending on the capacity and impedance of the power system with which the wind farm is linked, the wind power generator group may be used when the effect of suppressing the voltage fluctuation by the reactive power output is small or when the power system has sufficient reserve capacity. There may be a case where it is not necessary to suppress frequency fluctuations by limiting or releasing the output.

一方、風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギー発電が電力系統に大量に導入されると、ウィンドファームレベルでの電圧変動抑制や周波数変動抑制を含む系統サポート能力(電力系統へのアンシラリーサービスと呼ばれる)は、電力系統に対して最も便益をもたらすような制御が求められるようになると考えられる。このようなアンシラリーサービスを行う場合、従来技術では最も便益をもたらすような制御とならない懸念がある。   On the other hand, when a large amount of renewable energy power generation such as wind power generation or solar power generation is introduced into the power system, system support capability (including ancillary service to the power system) including voltage fluctuation suppression and frequency fluctuation suppression at the wind farm level It is thought that control that brings the most benefit to the power system will be required. When such an ancillary service is performed, there is a concern that the conventional technology may not provide the most beneficial control.

以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、ウィンドファームの風力発電装置の有効電力、無効電力を適切に制御することにより、電力系統に対して最も便益をもたらすことが可能な風力発電制御装置を備えたウインドファームとその制御方法を提供することにある。   In view of the above-described problems of the prior art, the object of the present invention is to provide the most benefit to the power system by appropriately controlling the active power and reactive power of the wind farm wind power generator. It is to provide a wind farm having a wind power generation control device and a control method therefor.

上記課題を解決するために、本発明においては、風力発電装置から電力変換器を介して電力系統に供給する電力を制御装置により調整するウインドファームであって、制御装置は、電力系統における有効電力または無効電力の価値の情報を得る電力価値推定部と、電力価値推定部で求めた有効電力または無効電力の価値の情報と、変換器から電力系統の連携点に至るまでの損失の情報とから制御効果を算出する制御効果比較部と、電力系統における複数の運転条件について制御効果比較部で求めた制御効果を最大化する時の有効電力または無効電力を制御計画として外部提示、あるいは送信する制御計画決定部を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, in the present invention, a wind farm that adjusts power supplied from a wind turbine generator to a power system via a power converter by a control device, the control device includes active power in the power system. Or from the power value estimator that obtains information on the value of reactive power, the information on the value of active power or reactive power obtained by the power value estimator, and the information on loss from the converter to the link point of the power system A control effect comparison unit that calculates a control effect, and a control that externally presents or transmits active power or reactive power as a control plan when maximizing the control effect obtained by the control effect comparison unit for a plurality of operating conditions in the power system A plan determining unit is provided.

また本発明においては、風力発電装置と電力変換器で構成された風力発電システムの出力が複数組並列接続され、連携点において電力系統に接続されたウインドファームであって、制御装置は、電力系統における有効電力に対する周波数の感度または無効電力に対する電圧の感度と、周波数または電圧の許容値についての必要量の情報から、有効電力または無効電力の価値の情報を得る電力価値推定部と、電力価値推定部で求めた有効電力または無効電力の価値の情報と、複数組の風力発電システムにおける変換器から電力系統の連携点に至るまでの損失の情報とで定まる制御効果を複数の運転条件に付いて求め比較する制御効果比較部と、制御効果を最大化する運転条件の時の有効電力または無効電力を制御計画として外部提示、あるいは送信する制御計画決定部を備えることを特徴とする。   Further, in the present invention, a wind farm in which a plurality of sets of outputs of a wind power generation system including a wind power generation device and a power converter are connected in parallel and connected to an electric power system at a cooperation point, and the control device is an electric power system A power value estimator that obtains information on the value of active power or reactive power from the sensitivity of frequency to active power or the sensitivity of voltage to reactive power and the required amount of frequency or voltage tolerance, and power value estimation The control effect determined by the information on the value of active power or reactive power obtained in the department and the loss information from the converter to the power system linkage point in multiple sets of wind power generation systems is attached to multiple operating conditions. The control effect comparison unit to find and compare, and the active power or reactive power at the time of the operating condition that maximizes the control effect is presented externally as a control plan, or Characterized in that it comprises a control plan determining unit signal to.

また本発明においては、風力発電装置から電力変換器を介して電力系統に供給する電力を制御装置により調整するウインドファームの制御方法であって、電力系統における有効電力に対する周波数の感度または無効電力に対する電圧の感度と、周波数または電圧の許容値についての必要量などの情報から、有効電力または無効電力の価値の情報を得、有効電力または無効電力の価値の情報と、変換器から電力系統の連携点に至るまでの損失の情報とで定まる制御効果を複数の運転条件に付いて求め、制御効果を最大化する運転条件の時の有効電力または無効電力を制御計画として外部提示、あるいは送信することを特徴とする。   Further, in the present invention, there is provided a wind farm control method for adjusting power supplied from a wind turbine generator to a power system via a power converter by a control device, the frequency sensitivity with respect to active power in the power system or reactive power Obtain information on the value of active power or reactive power from information such as the sensitivity of voltage and the required amount of frequency or voltage tolerance, and link the power system from the converter with information on the value of active power or reactive power The control effect determined by the loss information up to the point is obtained for multiple operating conditions, and the active or reactive power at the operating condition that maximizes the control effect is externally presented or transmitted as a control plan. It is characterized by.

本発明によれば、ウィンドファームの有効電力、無効電力を最適に制御し、電力系統の安定運用が可能なシステムを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a system that can optimally control the active power and reactive power of a wind farm and can stably operate the power system.

本発明の実施例1におけるウィンドファームと電力系統の構成を示す図。The figure which shows the structure of the wind farm and electric power system in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1におけるウィンドファーム制御装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the wind farm control apparatus in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における有効電力の価値情報の一例を示した図。The figure which showed an example of the value information of the active power in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における無効電力の価値情報の一例を示した図。The figure which showed an example of the value information of the reactive power in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における電力系統に対するアンシラリーサービスの種類とウィンドファーム制御計画への反映方法を示した図。The figure which showed the reflection method to the kind of ancillary service with respect to the electric power grid | system in Example 1 of this invention, and a wind farm control plan. 電力変換器の、有効電と力無効電力の出力可能範囲の一例を示した図。The figure which showed an example of the output possible range of active power and force reactive power of a power converter. 複数の風力発電システムと、各風力発電システムから電力系統の連携点Xまでの集電ケーブルの構成例を示した図。The figure which showed the example of a structure of the several wind power generation system and the current collection cable from each wind power generation system to the cooperation point X of an electric power grid | system. ウィンドファームから電力系統に出力される、有効電力と無効電力の時系列の変化の一例を示した図。The figure which showed an example of the time-sequential change of active power and reactive power which are output to a power grid from a wind farm. 運転予備力や無効電力の価値が高い場合の、ウィンドファームから電力系統に出力される、有効電力と無効電力の時系列の変化の一例を示した図。The figure which showed an example of the time-sequential change of active power and reactive power which are output to a power grid | system from a wind farm when the value of driving reserve and reactive power is high. ウィンドファームの発電事業者の収入を比較した例を示す図。The figure which shows the example which compared the income of the electric power generation company of a wind farm. 本発明の実施例2におけるウィンドファームと電力系統の構成を示す図。The figure which shows the structure of the wind farm and electric power system in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2におけるウィンドファーム制御装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the wind farm control apparatus in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2におけるウィンドファームから能動的に有効電力を出力する方法の一例を示した図。The figure which showed an example of the method of outputting active power actively from the wind farm in Example 2 of this invention. 実施例2におけるウィンドファームから能動的に無効電力を出力する方法の一例を示した図。The figure which showed an example of the method of outputting reactive power actively from the wind farm in Example 2. FIG. 実施例2における有効電力の感度を推定する方法の一例を示した図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for estimating the sensitivity of active power in the second embodiment. 実施例2における無効電力の感度を推定する方法の一例を示した図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for estimating the reactive power sensitivity according to the second embodiment. 本発明に係る風力発電制御方法による一連の処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a series of processes by the wind power generation control method which concerns on this invention.

以下図面を用いて本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1におけるウィンドファームと電力系統の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wind farm and a power system in Embodiment 1 of the present invention.

図1の構成によれば、電力系統5に再生可能エネルギー発電所であるウィンドファーム100から電力が供給され、電力会社8は電力系統5から計測信号を取り込んで、電力会社8が所有する電力系統5内の他の発電設備、或は送電設備を最適に運用すべく適宜の制御信号により制御している。   According to the configuration of FIG. 1, electric power is supplied to the electric power system 5 from the wind farm 100 that is a renewable energy power plant, and the electric power company 8 takes in the measurement signal from the electric power system 5 and is owned by the electric power company 8. The other power generation equipment in 5 or the power transmission equipment is controlled by an appropriate control signal so as to operate optimally.

なお現状における上記構成は、発送電分離後の近未来において電力会社8は送電事業者と位置付けられ、ウィンドファーム100は発電事業者と位置付けられるものであるが、電力系統5は電力会社8(送電事業者)に帰属して安定運用すべく管理され、ウィンドファーム100(発電事業者)は電力系統に電力を供給するという関係は何ら変わるものではない。   In the present configuration, the power company 8 is positioned as a power transmission company and the wind farm 100 is positioned as a power generation company in the near future after the separation of dispatched power. The relationship of the wind farm 100 (power generation company) supplying power to the power system does not change at all.

両者の利害関係は、一方のウィンドファーム100(発電事業者)からみると電力系統5に可能な範囲で電力を供給できることが利にかなっており、他方の電力会社8(送電事業者)からみると安定運用を図る上ではウィンドファーム100(発電事業者)側の協力を必要とする場面も存在する。風況に応じた最大発電のみならず、必要に応じてはこれを制限し、或は停止するといった協力も必要となる。このため、双方ともに満足できる内容での系統運用とすることが望まれる。   From the viewpoint of one wind farm 100 (power generation company), it is advantageous that both companies can supply power to the power system 5 as much as possible, and from the other power company 8 (power transmission company). In order to achieve stable operation, there are scenes that require the cooperation of the wind farm 100 (power generation company). Not only the maximum power generation according to the wind conditions, but also cooperation such as limiting or stopping as necessary is required. For this reason, it is desired that the system be operated with satisfactory content.

図1のウィンドファーム100は、電力会社8(送電事業者)における電力系統5の運用に適した内容でのウィンドファーム100の制御計画CPを作成して、電力会社8(送電事業者)に提示する。また作成した制御計画CPに沿ってウィンドファーム100で発生する電力(有効電力P、無効電力Q)を制御する。この場合に制御計画CPは、ウィンドファーム100側で把握可能な計測情報のみから得るのがよい。一般にウィンドファーム100と電力会社8(送電事業者)は別事業者であるので、電力会社8(送電事業者)から情報を得て制御計画とすることが困難であることが想定され、このためあくまでもウィンドファーム100側の情報からの制御計画とするのがよい。   The wind farm 100 in FIG. 1 creates a control plan CP of the wind farm 100 with contents suitable for the operation of the electric power system 5 in the electric power company 8 (transmission company) and presents it to the electric power company 8 (transmission company). To do. Further, the power (active power P, reactive power Q) generated in the wind farm 100 is controlled in accordance with the created control plan CP. In this case, the control plan CP is preferably obtained only from the measurement information that can be grasped on the wind farm 100 side. In general, since the wind farm 100 and the electric power company 8 (transmission company) are different companies, it is assumed that it is difficult to obtain information from the electric power company 8 (transmission company) and make a control plan. It is preferable that the control plan is based on information on the wind farm 100 side.

図1のウィンドファーム100は、風力発電システム1と制御装置3で構成されている。このうち風力発電システム1は、1台または複数の風力発電装置GWと、風力発電装置GWの発電電力を、電力系統5に適した形態、大きさの電力に変換する電力変換器Cで構成されている。風力発電装置GWは、回転数及びピッチが可変、かつ、制御可能な風力発電装置である。また電力変換器Cは、風力発電装置GWの発電電力から、電力系統5に流す有効電力Pと無効電力Qを独立に制御可能な電力変換器である。   A wind farm 100 in FIG. 1 includes a wind power generation system 1 and a control device 3. Of these, the wind power generation system 1 is composed of one or a plurality of wind power generation devices GW and a power converter C that converts the generated power of the wind power generation device GW into power having a form and size suitable for the power system 5. ing. The wind turbine generator GW is a wind turbine generator that can be controlled with a variable rotation speed and pitch. The power converter C is a power converter that can independently control the active power P and the reactive power Q that flow through the power system 5 from the generated power of the wind power generator GW.

電力会社8は、電力系統5を運用しており、電力系統5内の電力需要と供給のバランス、及び電圧を適正範囲に維持する責任を負う。電力会社8(送電事業者)とウィンドファーム100(発電事業者)の責任区分点が連携点Xであり、制御装置3により当該点Xにおける電力(有効電力P、無効電力Q)が制御され、当該点Xにおける電圧V、周波数fが計測、制御の対象となる。   The electric power company 8 operates the electric power system 5 and is responsible for maintaining a balance between power demand and supply in the electric power system 5 and voltage within an appropriate range. The responsibility division point of the electric power company 8 (power transmission company) and the wind farm 100 (power generation company) is the linkage point X, and the power (active power P, reactive power Q) at the point X is controlled by the control device 3, The voltage V and the frequency f at the point X are to be measured and controlled.

ウィンドファーム100内の制御装置3は、ウィンドファーム100の制御計画CPを電力会社8(送電事業者)に提示し、制御計画CPに従い電力指令値(有効電力指令値Pd、無効電力指令値Qd)を風力発電装置GWに与えて運転制御している。これらの制御計画CPの作成並びに電力指令値(有効電力指令値Pd、無効電力指令値Qd)の作成のために制御装置3は、風力発電装置GWの出力Mを入力し、あるいは感度情報、必要量情報データベースDB1、ケーブル特性、変換器特性データベースDB2、アンシラリーサービス情報データベースDB3に必要な情報を予め保持している。   The control device 3 in the wind farm 100 presents the control plan CP of the wind farm 100 to the electric power company 8 (transmission company), and the power command values (active power command value Pd, reactive power command value Qd) according to the control plan CP. Is supplied to the wind power generator GW for operation control. In order to create these control plans CP and create power command values (active power command value Pd, reactive power command value Qd), the control device 3 inputs the output M of the wind power generator GW, or receives sensitivity information, necessary Necessary information is held in advance in the quantity information database DB1, cable characteristics, converter characteristics database DB2, and ancillary service information database DB3.

なお感度情報、必要量情報データベースDB1に蓄積保存される情報は、図3、図4に例示する有効電力または無効電力の感度や必要量の情報である。ケーブル特性、変換器特性データベースDB2に蓄積保存される情報は、図6に例示するウィンドファーム100内の風力発電システム1と連携点Xを接続するケーブルのインピーダンス等の特性、電力変換器Cの特性情報などである。アンシラリーサービス情報データベースDB3に蓄積保存される情報は、図5に例示するアンシラリーサービスの種類に関する情報などである。そのほかウィンドファーム100内の制御装置3には、電力系統の運転条件を示す各種の情報が周期的に取り込まれている。   The information stored and stored in the sensitivity information and necessary amount information database DB1 is information on the sensitivity and necessary amount of active power or reactive power exemplified in FIGS. The information stored and stored in the cable characteristics and converter characteristics database DB2 includes the characteristics such as the impedance of the cable connecting the wind power generation system 1 in the wind farm 100 illustrated in FIG. Information. The information stored and stored in the ancillary service information database DB3 is information on the type of ancillary service illustrated in FIG. In addition, the control device 3 in the wind farm 100 periodically captures various information indicating the operating conditions of the power system.

図2は、実施例1におけるウィンドファームの制御装置3の機能ブロック図である。制御装置3は、その機能を大別して示すと系統感度解析部31と、制御計画決定部32に分けて示すことができる。   FIG. 2 is a functional block diagram of the wind farm control device 3 according to the first embodiment. The control device 3 can be divided into a system sensitivity analysis unit 31 and a control plan determination unit 32 when the functions are roughly classified.

このうち系統感度解析部31は、感度情報、必要量情報データベースDB1に保持されている有効電力、無効電力の感度、必要量を読み込んで、それぞれの電力系統の電圧、周波数、安定度等の安定運用に対する有効電力価値Wp,無効電力価値Wqを推定する推定部(有効電力価値推定部311、無効電力価値推定部312)と、ウィンドファーム100内のケーブルの特性を読み込んで、ケーブルの損失を演算するケーブル損失演算部313と、から構成される。   Among these, the system sensitivity analysis unit 31 reads the sensitivity information, the active power, the reactive power sensitivity, and the necessary amount held in the necessary amount information database DB1, and stabilizes the voltage, frequency, stability, etc. of each power system. An estimation unit (active power value estimation unit 311, reactive power value estimation unit 312) that estimates the active power value Wp and reactive power value Wq for the operation, and the cable characteristics in the wind farm 100 are read to calculate the cable loss. Cable loss calculation unit 313.

なお推定部(有効電力価値推定部311、無効電力価値推定部312)は、電力系統の電圧、周波数、安定度等の安定運用に対する有効電力価値Wp,無効電力価値Wqを推定するにあたり、感度情報、必要量情報データベースDB1を参照し、有効電力価値Wp,無効電力価値Wqを推定し、出力している。   Note that the estimation units (the active power value estimation unit 311 and the reactive power value estimation unit 312) are sensitive information in estimating the active power value Wp and the reactive power value Wq for stable operation such as the voltage, frequency, and stability of the power system. The active power value Wp and the reactive power value Wq are estimated and output with reference to the necessary amount information database DB1.

図3は、感度情報、必要量情報データベースDB1に保持されている有効電力Pの感度の例を示す図である。横軸に有効電力変化量ΔP、縦軸に周波数変化量Δfの抑制量を示しており、ウィンドファーム100が連携点Xを介して電力系統5に出力する有効電力Pに対して、電力系統の周波数fがどの程度変化するか、という感度(Δf/ΔP)を表している。   FIG. 3 is a diagram showing an example of the sensitivity of the active power P held in the sensitivity information / necessary amount information database DB1. The horizontal axis indicates the effective power change amount ΔP, and the vertical axis indicates the suppression amount of the frequency change amount Δf. The active power P output from the wind farm 100 to the power system 5 via the linkage point X is It represents the sensitivity (Δf / ΔP) of how much the frequency f changes.

また図4は、感度情報、必要量情報データベースDB1に保持されている無効電力Qの感度の例を示す図である。横軸に無効電力変化量ΔQ、縦軸に電圧変化量ΔVの抑制量を示しており、ウィンドファーム100が連携点Xを介して電力系統5に出力する無効電力Qに対して、電力系統の電圧Vがどの程度変化するか、という感度(ΔV/ΔQ)を表している。   FIG. 4 is a diagram showing an example of the sensitivity of the reactive power Q held in the sensitivity information / necessary amount information database DB1. The horizontal axis indicates the reactive power change amount ΔQ, and the vertical axis indicates the suppression amount of the voltage change amount ΔV. The reactive power Q output from the wind farm 100 to the power system 5 via the linkage point X is It represents the sensitivity (ΔV / ΔQ) of how much the voltage V changes.

これらの例では、有効電力の感度(Δf/ΔP)は、電力系統の周波数変動Δfの抑制量であり、有効電力の変化量ΔPが大きいほど、Δfの抑制量が高くなることを示している。また、無効電力の感度(ΔV/ΔQ)は、電力系統の電圧変動ΔVの抑制量であり、無効電力の変化量ΔQが大きいほど、ΔVの抑制量が高くなることを示している。感度(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)の情報は、電力系統の構成、潮流状態等によって異なり、感度情報は電力会社(送電事業者)が作成するか、またはウィンドファームを運用する発電事業者が、電力系統の情報などに基づいて作成しても良い。また、これらの感度情報は時々刻々、電力系統の状況に応じて変化している。   In these examples, the active power sensitivity (Δf / ΔP) is the amount of suppression of the frequency fluctuation Δf of the power system, and indicates that the amount of suppression of Δf increases as the amount of change ΔP in active power increases. . The reactive power sensitivity (ΔV / ΔQ) is the amount of suppression of voltage fluctuation ΔV of the power system, and indicates that the amount of suppression of ΔV increases as the amount of change ΔQ in reactive power increases. Sensitivity (Δf / ΔP) and (ΔV / ΔQ) information varies depending on the power system configuration, power flow conditions, etc., and the sensitivity information is created by the power company (transmission company) or operates a wind farm. The person may create the information based on information on the power system. Further, these pieces of sensitivity information change from moment to moment according to the state of the power system.

これらの感度(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)を、ウィンドファーム100を運用する発電事業者が作成する場合、連携点Xにおける過去の運転実績から予め求めて感度情報、必要量情報データベースDB1に保持されており、あるいは現時点の運転実績から適宜求められて使用される。   When the power generation company that operates the wind farm 100 generates these sensitivities (Δf / ΔP) and (ΔV / ΔQ), the sensitivity information and the necessary amount information database DB1 are obtained in advance from the past operation results at the linkage point X. Or is appropriately determined from the current driving performance and used.

感度情報、必要量情報データベースDB1における必要量情報とは、運転上の制限条件を意味している。有効電力Pを制御することに関していうと、有効電力Pを制御した結果として変動する電力系統の周波数fについての、変動許容範囲、上限値、下限値等の制限条件の情報である。通常、商用周波数に対して0.2ないし0.3Hzの範囲とされている。また無効電力Qを制御することに関していうと、無効電力Qを制御した結果として変動する電力系統の電圧Vの、変動許容範囲、上限値、下限値等の制限条件の情報である。これらの必要量情報は、電力会社8や送電事業者(図示していない)が、電力系統の潮流状態等に基づいて決定している。   Sensitivity information and the necessary amount information in the necessary amount information database DB1 mean operating restriction conditions. Regarding the control of the active power P, it is information on limiting conditions such as a fluctuation allowable range, an upper limit value, a lower limit value, etc., for the frequency f of the power system that fluctuates as a result of controlling the active power P. Usually, it is in the range of 0.2 to 0.3 Hz with respect to the commercial frequency. In terms of controlling the reactive power Q, it is information on limiting conditions such as a fluctuation allowable range, an upper limit value, and a lower limit value of the voltage V of the power system that fluctuates as a result of controlling the reactive power Q. The necessary amount information is determined by the electric power company 8 or a power transmission company (not shown) based on the power flow state of the power system.

系統感度解析部31内の有効電力価値推定部311、無効電力価値推定部312では、感度情報、必要量情報データベースDB1に保持されている有効電力、無効電力の感度及び、運転制限条件を意味する必要量の情報を読み込んで、それぞれの電力系統の電圧、周波数、安定度等の安定運用に対する有効電力価値Wp,無効電力価値Wqを推定している。   The active power value estimation unit 311 and the reactive power value estimation unit 312 in the system sensitivity analysis unit 31 mean sensitivity information, active power held in the necessary amount information database DB1, sensitivity of reactive power, and operation restriction conditions. The necessary amount of information is read, and the active power value Wp and reactive power value Wq for stable operation such as voltage, frequency, and stability of each power system are estimated.

例えば系統感度解析部31の有効電力価値推定部311は、ウィンドファームが連携点Xを介して電力系統5に出力する有効電力Pに対して、電力系統の周波数fがどの程度変化するか、という感度情報と、電力会社8や送電事業者(図示していない)が、電力系統の潮流状態等に基づいて決定している、周波数fの変動許容範囲、上限値、下限値等の必要量の情報と、から、有効電力の価値を推定する。具体的には、ウィンドファームが連携される電力系統5が変電所から遠いなどの理由で、周波数fの感度が高く、かつ周波数fの変動許容範囲が狭い場合には、ウィンドファームの有効電力Pの変化が電力系統に与える影響が大きいため、有効電力の価値Wpは高いと推定される。   For example, the active power value estimation unit 311 of the system sensitivity analysis unit 31 indicates how much the frequency f of the power system changes with respect to the active power P output from the wind farm to the power system 5 via the linkage point X. Sensitivity information and the necessary amount such as the allowable range of fluctuation of frequency f, the upper limit value, the lower limit value, etc. determined by the electric power company 8 and the power transmission company (not shown) based on the power flow state of the power system From the information, the value of active power is estimated. Specifically, when the power system 5 to which the wind farm is linked is far from the substation, when the sensitivity of the frequency f is high and the fluctuation allowable range of the frequency f is narrow, the effective power P of the wind farm is It is estimated that the value Wp of the active power is high because the change in power has a great influence on the power system.

同様に、無効電力価値推定部312は、ウィンドファームが連携点Xを介して電力系統5に出力する無効電力Qに対して、電力系統5の電圧Vがどの程度変化するか、という感度情報と、電力会社8や送電事業者が、電力系統の潮流状態等に基づいて決定している、電圧Vの変動許容範囲、上限値、下限値等の必要量の情報と、から、無効電力の価値Wqを推定する。   Similarly, the reactive power value estimation unit 312 includes sensitivity information indicating how much the voltage V of the power grid 5 changes with respect to the reactive power Q output from the wind farm to the power grid 5 via the linkage point X. The value of reactive power from the information on necessary amounts such as the allowable range of fluctuation of voltage V, the upper limit value, the lower limit value, etc., determined by the electric power company 8 and the power transmission company based on the power flow state of the power system, etc. Estimate Wq.

また有効電力価値推定部311、無効電力価値推定部312において、必要量情報を勘案した理由は以下のようである。有効電力制御あるいは周波数制御を行いたいという場面において、現時点での周波数とその変動許容範囲の関係から周波数の変更可能範囲が定まり、さらに感度(Δf/ΔP)を勘案すると有効電力あるいは周波数は無制限に変更可能なのではなく、有限の変更範囲を有することになる。このことは無効電力と電圧の関係においてもあてはまる。無効電力制御あるいは電圧制御を行いたいという場面において、現時点での電圧とその変動許容範囲の関係から電圧の変更可能範囲が定まり、さらに感度(ΔV/ΔQ)を勘案すると無効電力あるいは電圧は無制限に変更可能なのではなく、有限の変更範囲を有することになる。このため有効電力価値Wpあるいは無効電力価値Wqは、変更可能範囲の広狭によっても変動することから、必要量情報の観点を付加して考慮するのがよい。   The reason for considering the necessary amount information in the active power value estimation unit 311 and the reactive power value estimation unit 312 is as follows. In situations where active power control or frequency control is desired, the frequency changeable range is determined based on the relationship between the current frequency and its allowable fluctuation range, and the active power or frequency is unlimited when considering the sensitivity (Δf / ΔP). It is not changeable and will have a finite change range. This also applies to the relationship between reactive power and voltage. In situations where reactive power control or voltage control is desired, the voltage changeable range is determined from the relationship between the current voltage and its allowable fluctuation range, and the reactive power or voltage is unlimited when considering the sensitivity (ΔV / ΔQ). It is not changeable and will have a finite change range. For this reason, since the active power value Wp or the reactive power value Wq varies depending on the range of changeable range, it is better to consider in view of necessary amount information.

また系統感度解析部31内のケーブル損失演算部313では、ケーブル特性、変換器特性データベースDB2に蓄積保存されている、ウィンドファーム100内のケーブルの特性を読み込んで、ケーブルの損失を演算する。ケーブル損失演算部313の詳細については後述するが、要するにケーブル特性としては、電力変換器Cから連携点Xに至るケーブルにおけるインピーダンスの情報を保有しており、この部分における電力損失を求めている。なお電力損失Lcは常に一定値ではなく、電力変換器Cの運転条件により定まる有効電力と無効電力の関数であり、可変の値Lcとなる。また風力発電装置GW及び電力変換器Cから構成される風力発電システム1は、図7に示すようにウインドファーム100においては複数組が並列接続され、連携点Xで連携されているので、ケーブル損失Lcは各風力発電システム1における個々のケーブル損失と、その合計を含んでいる。   Further, the cable loss calculation unit 313 in the system sensitivity analysis unit 31 reads the cable characteristics stored in the cable characteristic / converter characteristic database DB2 and calculates the cable loss. Although details of the cable loss calculation unit 313 will be described later, in short, as cable characteristics, information on impedance in the cable from the power converter C to the linkage point X is held, and the power loss in this portion is obtained. The power loss Lc is not always a constant value, but is a function of active power and reactive power determined by the operating conditions of the power converter C, and is a variable value Lc. In addition, since the wind power generation system 1 including the wind power generation device GW and the power converter C is connected in parallel in the wind farm 100 as shown in FIG. Lc includes the individual cable loss in each wind power generation system 1 and the sum thereof.

このようにして、系統感度解析部31からは有効電力価値Wpおよび無効電力価値Wq、ケーブル損失Lcが解析結果として与えられることになる。本発明では、系統感度解析部31からの解析結果は、上記の1組ではなく、さらにアンシラリーサービス情報データベースDB3を参照して、アンシラリーサービスの観点からの複数の解析結果として与えられる。   In this manner, the system sensitivity analysis unit 31 gives the active power value Wp, the reactive power value Wq, and the cable loss Lc as analysis results. In the present invention, the analysis result from the system sensitivity analysis unit 31 is given as a plurality of analysis results from the viewpoint of an ancillary service with reference to the ancillary service information database DB3 instead of the one set described above.

ここでアンシラリーサービスとは、ウィンドファームレベルでの電圧変動抑制や周波数変動抑制を含む系統サポート能力のことである。風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギー発電が電力系統5に大量に導入されると、ウィンドファーム100としても電力系統5に対して最も便益をもたらすような制御が求められるようになる。これにより、ウィンドファーム側の発電事業者は自己事情により発電出力を定めるのではなく、送電事業者側にとってもメリットの大きい運転を志向するものである。   Here, the ancillary service is a system support capability including voltage fluctuation suppression and frequency fluctuation suppression at the wind farm level. When a large amount of renewable energy power generation such as wind power generation or solar power generation is introduced into the power system 5, the wind farm 100 is required to control the power system 5 so as to provide the most benefit. As a result, the power generation company on the wind farm side does not determine the power generation output due to its own circumstances, but intends to operate with great merit for the power transmission company side.

図5は、電力系統に対するアンシラリーサービスの種類と、それぞれのサービスをウィンドファームで実現するための、ウィンドファーム制御計画への反映方法を示した図である。なおアンシラリーサービスの種類とは、アンシラリーサービスの運転条件を意味するものである。電力系統の安定運用に求められるアンシラリーサービスには、No1(周波数制御)、No2(インバランス調整)、No3(瞬動予備力)、No4(運転予備力)、No5(系統制御、スケジューリング、給電指令)、No6(無効電力供給および電圧制御)、No7(バックアップ供給)などの種類があり、そのそれぞれに対して、ウィンドファーム100の有効電力P、無効電力Qの制御により対応することができる。   FIG. 5 is a diagram showing the types of ancillary services for the electric power system and the reflection method to the wind farm control plan for realizing each service by the wind farm. The type of ancillary service means the operating conditions of the ancillary service. Ancillary services required for stable operation of the power system include No1 (frequency control), No2 (imbalance adjustment), No3 (instantaneous reserve capacity), No4 (operation reserve capacity), No5 (system control, scheduling, power supply) Command), No. 6 (reactive power supply and voltage control), No. 7 (backup supply), etc., each of which can be dealt with by controlling the active power P and reactive power Q of the wind farm 100.

例えば、No1の周波数制御について、電力系統5の周波数が負荷の急減等によって上昇した場合には、ウィンドファーム100の有効電力を抑制することによって、電力系統5の周波数を低下させる効果が得られる。逆に電力系統5の周波数が負荷の急増等によって低下した場合には、ウィンドファーム100の有効電力の抑制を解除することによって、電力系統の周波数を上昇させる効果が得られる。   For example, in the frequency control of No. 1, when the frequency of the power system 5 increases due to a sudden decrease in load or the like, the effect of reducing the frequency of the power system 5 is obtained by suppressing the active power of the wind farm 100. On the other hand, when the frequency of the power system 5 decreases due to a sudden increase in load or the like, the effect of increasing the frequency of the power system can be obtained by releasing the suppression of the active power of the wind farm 100.

またNo6の無効電力供給及び電圧制御について、電力系統5の電圧が低下した場合には、ウィンドファーム100から進み無効電力を供給することで、電力系統5の電圧を上昇させる効果が得られる。逆に電力系統5の電圧が上昇した場合には、ウィンドファーム100から遅れ無効電力を供給することで、電力系統5の電圧を低下させる効果が得られる。上記の有効電力、無効電力は、電力変換器Cにより制御される。   Further, regarding the reactive power supply and voltage control of No. 6, when the voltage of the power system 5 decreases, an effect of increasing the voltage of the power system 5 can be obtained by proceeding from the wind farm 100 and supplying reactive power. Conversely, when the voltage of the power system 5 rises, the effect of lowering the voltage of the power system 5 can be obtained by supplying delayed reactive power from the wind farm 100. The active power and reactive power are controlled by the power converter C.

なお、No2からNo5、およびNo7の各アンシラリーサービスについても、同様にウィンドファームの有効電力Pの抑制と抑制解除制御により実現が可能である。ここでは、反映方法を図5に図示するのみとし、詳細な説明は割愛する。   Note that each ancillary service from No. 2 to No. 5 and No. 7 can be similarly realized by suppressing the active power P of the wind farm and suppressing release control. Here, the reflection method is only illustrated in FIG. 5, and the detailed description is omitted.

この結果、系統感度解析部31内の有効電力価値推定部311及び無効電力価値推定部312からは、有効電力価値Wpと無効電力価値Wqの値が、アンシラリーサービスのサービス項目数倍されて与えられることになる。   As a result, the active power value estimation unit 311 and the reactive power value estimation unit 312 in the system sensitivity analysis unit 31 give the values of the active power value Wp and the reactive power value Wq multiplied by the number of service items of the ancillary service. Will be.

制御計画決定部32は、系統感度解析部31の解析結果(有効電力価値Wpと無効電力価値Wq、電力損失Lc)と、ケーブル特性、変換器特性データベースDB2に保持されている電力変換器Cの特性、有効電力、無効電力の単価情報を読み込んで、制御効果を比較する制御効果比較部321と、制御効果の比較結果に基づいて、有効電力と無効電力の制御計画CPP、CPQを決定し、結果を提示する制御計画決定部322と、から構成されている。   The control plan determination unit 32 includes the analysis result of the system sensitivity analysis unit 31 (the active power value Wp, the reactive power value Wq, and the power loss Lc), the cable characteristics, and the power converter C stored in the converter characteristics database DB2. Read unit price information of characteristics, active power, reactive power, control effect comparison unit 321 for comparing control effects, and based on the comparison result of control effects, determine control plans CPP, CPQ of active power and reactive power, And a control plan determination unit 322 for presenting the result.

具体的に説明すると図2の系統感度解析部31の制御効果比較部321では、系統感度解析部31でアンシラリーサービスごとに求めた、有効電力価値Wpと無効電力価値Wq、ウィンドファーム内の集電ケーブルの損失Lc等の情報と、有効電力と無効電力の単価情報Up,Uq、風力発電システム1の電力変換器の特性等の情報から、どのような有効電力Pと無効電力Qの組合せが最も制御効果が高く、かつウィンドファーム100の発電事業者の収入が大きくなるかを比較する。   More specifically, in the control effect comparison unit 321 of the system sensitivity analysis unit 31 in FIG. 2, the active power value Wp and the reactive power value Wq obtained by the system sensitivity analysis unit 31 for each ancillary service are collected in the wind farm. What combination of active power P and reactive power Q is obtained from information such as the loss Lc of the electric cable, unit price information Up and Uq of active power and reactive power, and characteristics of the power converter of the wind power generation system 1. It is compared whether the control effect is the highest and the income of the power generation company of the wind farm 100 is increased.

ここで、数値化した有効電力の価値をWp、無効電力の価値をWq、有効電力の単価をUp、無効電力の単価をUq、ケーブルの損失をLcとすると、制御効果指標Eは例えば(1)式で表わされる。   Here, assuming that the value of the quantified active power is Wp, the value of the reactive power is Wq, the unit price of the active power is Up, the unit price of the reactive power is Uq, and the loss of the cable is Lc, the control effect index E is, for example, (1 ).

Figure 0006483006
Figure 0006483006

本発明においては、制御効果指標Eを最大化するように、適用する運転条件としてアンシラリーサービス、あるいは力率一定制御などにおける制御効果を比較検討し、選択した制御効果の時の有効電力と無効電力の制御計画を決定する。   In the present invention, in order to maximize the control effect index E, the control effect in ancillary service or power factor constant control is compared as the operating condition to be applied, and the active power and invalidity at the selected control effect are compared. Determine the power control plan.

図6は、風力発電システム1の構成要素である、電力変換器Cの、有効電力Pと無効電力Qの出力可能範囲の一例を示した図である。横軸に有効電力P、縦軸に無効電力Qをとって示す領域内において、出力可能範囲は、無効電力が±0.4(p.u)の範囲内に限定される。また有効電力が小さい領域では、無効電力も小さい範囲に限定される。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a possible output range of the active power P and the reactive power Q of the power converter C, which is a component of the wind power generation system 1. In the region indicated by the active power P on the horizontal axis and the reactive power Q on the vertical axis, the output possible range is limited to a range where the reactive power is ± 0.4 (pu). In the region where the active power is small, the reactive power is limited to a small range.

電力変換器Cは、風力発電装置GWの発電電力を、電力系統5に流すために、電圧Vや周波数fを調整する機能を持つ。このとき、出力電圧と出力電流の位相を制御することによって、図のような範囲の有効電力Pと無効電力Qの比で制御することが可能となる。通常、電力変換器Cは、力率1.0(無効電力0Var)、あるいは一定力率(P/Q=一定)として運転しているが、本発明では、適用するアンシラリーサービスの種類、組合せに応じて、当該領域内において有効電力Pと無効電力Qの比率を変化させる。   The power converter C has a function of adjusting the voltage V and the frequency f in order to flow the generated power of the wind power generator GW to the power system 5. At this time, by controlling the phase of the output voltage and the output current, it is possible to control by the ratio of the active power P and the reactive power Q in the range shown in the figure. Normally, the power converter C is operated with a power factor of 1.0 (reactive power of 0 Var) or a constant power factor (P / Q = constant), but in the present invention, the type and combination of ancillary services to be applied Accordingly, the ratio between the active power P and the reactive power Q is changed in the region.

なお図1の感度情報、必要量情報データベースDB1に蓄積保存される必要量の情報は、電力系統周波数や電圧の制限条件(変動許容範囲)であることを先に述べたが、図6に示した電力変換器Cの有効電力Pと無効電力Qの出力可能範囲もまた、当該ウィンドファーム100を運転する際の制限条件(変動許容範囲)となるものである。従って、有効電力価値Wp、無効電力価値Wqを定めるにあたり、電力変換器Cの有効電力Pと無効電力Qの出力可能範囲も考慮されるのがよい。   Note that the sensitivity information in FIG. 1 and the information on the necessary amount stored and stored in the necessary amount information database DB1 are the power system frequency and voltage limiting conditions (allowable fluctuation range). The output possible range of the active power P and the reactive power Q of the power converter C is also a limiting condition (allowable fluctuation range) when the wind farm 100 is operated. Therefore, in determining the active power value Wp and the reactive power value Wq, it is preferable to consider the possible output ranges of the active power P and the reactive power Q of the power converter C.

図7は、ウィンドファーム100内の複数の風力発電システム(11から1n)と、各風力発電システムから電力系統5の連携点Xまでの集電ケーブル(41から4n)の構成の一例を示した図である。   FIG. 7 shows an example of a configuration of a plurality of wind power generation systems (11 to 1n) in the wind farm 100 and a current collecting cable (41 to 4n) from each wind power generation system to the linkage point X of the power system 5. FIG.

各風力発電システム(11から1n)からは、有効電力P(P41からP4n)と、無効電力Q(Q41からQ4n)が出力され、風力発電システム端の電圧はV41からV4nとなっているものとする。このとき、風力発電システム(11から1n)から連携点Xまでの集電ケーブル(41から4n)のインピーダンスを夫々Z41からZ4nで表すものとすると、ウィンドファーム100内の送電損失Lcは(2)式で表わされる。   Each wind power generation system (11 to 1n) outputs active power P (P41 to P4n) and reactive power Q (Q41 to Q4n), and the voltage at the wind power generation system end is V41 to V4n. To do. At this time, if the impedance of the current collecting cable (41 to 4n) from the wind power generation system (11 to 1n) to the linkage point X is represented by Z41 to Z4n, respectively, the transmission loss Lc in the wind farm 100 is (2). It is expressed by a formula.

Figure 0006483006
Figure 0006483006

(2)式で、添え字nはウィンドファーム内の風力発電システムの台数を表わす。また、有効電力P41からP4nは風のエネルギーによって決まり、有効電力を抑制、または抑制解除制御する場合にも、各風力発電システムが受けている風のエネルギーに応じて決定される。   In equation (2), the subscript n represents the number of wind power generation systems in the wind farm. In addition, the effective powers P41 to P4n are determined by the wind energy, and are determined according to the wind energy received by each wind power generation system even when the effective power is suppressed or controlled to be canceled.

(2)式によれば、アンシラリーサービスによってウィンドファーム100から無効電力Qを出力する際、無効電力Q41からQ4nの配分を変えることによって送電損失LOSSを変化させることができることが理解できる。   According to the equation (2), when the reactive power Q is output from the wind farm 100 by the ancillary service, it can be understood that the transmission loss LOSS can be changed by changing the distribution of the reactive power Q41 to Q4n.

また(2)式を最小化(従って出力最大化)するためには、無効電力Q41からQ4nの比率を、(3)式のように決定すれば良い。すなわち無効電力の配分を、集電ケーブルのインピーダンスの逆数の比にすることによって、インピーダンスの高いケーブルの無効電力Qを小さく、インピーダンスの低いケーブルの無効電力Qを高く配分することで、ウィンドファーム全体の無効電力損失を最小化できる。   Further, in order to minimize the expression (2) (and hence maximize the output), the ratio of the reactive power Q41 to Q4n may be determined as the expression (3). That is, the reactive power distribution is made to be the ratio of the reciprocal of the impedance of the current collecting cable, so that the reactive power Q of the cable with high impedance is reduced, and the reactive power Q of the cable with low impedance is distributed high, so that The reactive power loss can be minimized.

Figure 0006483006
Figure 0006483006

同時に、無効電力は合計でQとなれば良いので、(4)式を満たせばよい。   At the same time, the reactive power only needs to be Q in total, so it is only necessary to satisfy equation (4).

Figure 0006483006
Figure 0006483006

このようにウィンドファーム100内の風力発電システム1の有効電力P、無効電力Qを制御することにより、連携点Xからは各アンシラリーサービスに対応した有効電力、無効電力を出力し、かつウィンドファーム内の送電損失を最小化する制御が可能となる。   By controlling the active power P and reactive power Q of the wind power generation system 1 in the wind farm 100 in this way, the active power and reactive power corresponding to each ancillary service are output from the linkage point X, and the wind farm Control that minimizes power transmission loss is possible.

図8は、ウィンドファーム100から電力系統5に出力される、有効電力Pと無効電力Qの時系列の変化の一例を示した図である。この例は、予備力等の有効電力Pの価値Wpが小さく、無効電力Qの価値Wqが小さいか、あるいは力率(1.0)が最大の価値とされるような場合であり、アンシラリーサービスは行わずに、ウィンドファームの発電電力をすべて固定買取価格FIT(Feed−in Tariff Program)で売電するのが発電事業者にとって好都合である。係る事例では有効電力Pは、時々刻々変化する風速に応じて変化し、無効電力は常に0となる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a time-series change of the active power P and the reactive power Q output from the wind farm 100 to the power system 5. This example is a case where the value Wp of the active power P such as reserve power is small, the value Wq of the reactive power Q is small, or the power factor (1.0) is the maximum value. It is convenient for the power generation company to sell all the power generated by the wind farm at a fixed purchase price FIT (Feed-in Tariff Program) without providing services. In such a case, the active power P changes according to the wind speed that changes from time to time, and the reactive power is always zero.

図9は、図8に対して、運転予備力や無効電力Qの価値Wqが高く、時間毎に最適な制御が変化した場合の、有効電力Pと無効電力Qの時系列変化の一例を示した図である。時刻T0からT1の期間では、運転予備力の有効電力Pの価値Wpが高いという想定で、ウィンドファーム100の発電可能な有効電力Pの一部を、運転予備力として確保するために、有効電力Pを抑制して制御する。このように運転予備力重視の場面では、風力発電所は変化する風力のままに出力するのではなく、送電事業者側の事情を優先させて有効電力Pを一定値に抑制する運転とする。   FIG. 9 shows an example of a time series change of the active power P and the reactive power Q when the value Wq of the operation reserve power and the reactive power Q is high and the optimal control changes with time. It is a figure. In the period from time T0 to T1, it is assumed that the value Wp of the active power P of the operating reserve is high, and the active power is used to secure a part of the active power P that can be generated by the wind farm 100 as the operating reserve. P is controlled and controlled. In this way, in the situation where the operating reserve is emphasized, the wind power plant does not output the changing wind force, but prioritizes the situation on the power transmission company side to suppress the active power P to a constant value.

時刻T1からT2の期間では、無効電力Qの価値Wqが高いという想定で、図6で示したような、電力変換器Cの運転可能範囲内で出力可能な最大の無効電力を出力するように制御する。   Assuming that the value Wq of the reactive power Q is high during the period from the time T1 to the time T2, the maximum reactive power that can be output within the operable range of the power converter C as shown in FIG. Control.

時刻T2からT3の期間では、運転予備力と無効電力を組合せた場合の価値が最大となるという想定で、ウィンドファームの発電可能な有効電力の一部を、運転予備力として確保すると当時に、無効電力を出力するように制御する。   In the period from time T2 to T3, assuming that the value when combining the operation reserve and reactive power is maximized, if a part of the active power that can be generated by the wind farm is secured as the operation reserve, Control to output reactive power.

図10は、図8のように力率1.0固定で制御した場合の、ウィンドファームの発電事業者収入と、アンシラリーサービスである運転予備力制御、無効電力制御で制御した場合、さらに有効電力と無効電力の価値に基づく、本発明の価値最大化制御のウィンドファームの発電事業者収入を比較した例を示す棒グラフである。   FIG. 10 is more effective when it is controlled by wind farm power generation company revenue, ancillary service operating reserve power control, and reactive power control when the power factor is fixed at 1.0 as shown in FIG. It is a bar graph which shows the example which compared the power generation company income of the wind farm of the value maximization control of this invention based on the value of electric power and reactive power.

ケースAの力率1.0制御とした場合には、ウィンドファームで発電した電力はすべてFIT料金(固定買取価格)で売電され、それが事業者収入となる。   In case A with power factor 1.0 control, all the electric power generated by the wind farm is sold at the FIT fee (fixed purchase price), which becomes the revenue of the operator.

ケースBの運転予備力を確保する制御では、発電可能な有効電力の一部を抑制するため、FIT料金で売電される電力は力率1.0制御と比べて減少する。その代わり、予備力を確保するアンシラリーサービスに対する対価が、電力会社、あるいは送電事業者から支払われるため、合計の発電事業者収入は、力率1.0制御の場合よりも増加する場合がある。   In the control for securing the operation reserve power in case B, in order to suppress a part of the active power that can be generated, the power sold at the FIT fee is reduced as compared with the power factor 1.0 control. Instead, compensation for the ancillary service that secures reserve capacity is paid by the power company or power transmission company, so the total revenue of the power generation company may increase compared to the case of power factor 1.0 control. .

また、ケースCの無効電力制御では、FIT料金で売電される分に加えて、無効電力を供給するアンシラリーサービスに対する対価が支払われる。   In addition, in the case C reactive power control, in addition to the power sold at the FIT fee, a price for an ancillary service that supplies reactive power is paid.

ケースDの価値最大化制御では、FIT売電収入と、運転予備力確保収入と、無効電力供給収入の合計が最大となるように制御することで、力率1.0制御、あるいは単一のアンシラリーサービスに対応した場合よりも、より電力系統の要求に応えることができ、かつ発電事業者の収入も高くなることが期待できる。   In the case of value maximization control in Case D, the power factor is controlled by 1.0 so that the sum of FIT power sales revenue, operating reserve income, and reactive power supply revenue is maximized. Compared with ancillary services, it can be expected to meet the demands of the power system and increase the income of power generation companies.

以上本発明によれば、発電事業者側において、発電事業者が把握可能な情報から電力系統の状態を推定し、有効電力または無効電力の制御計画CPを送電事業者側に提示している。提示内容は、当該ウィンドファームの状態で最も価値が高いと思われる制御計画であり、力率1.0固定制御、アンシラリーサービスである運転予備力制御または無効電力制御、さらに有効電力と無効電力の価値最大化制御を含む。さらにはアンシラリーサービスの具体的な処理内容を含んでいる。   As described above, according to the present invention, the power generation company side estimates the state of the power system from the information that can be grasped by the power generation company, and presents the control plan CP of active power or reactive power to the power transmission company side. The presented contents are the control plan that seems to be the most valuable in the state of the wind farm, power factor 1.0 fixed control, operation reserve power control or reactive power control that is ancillary service, and active power and reactive power Includes value maximization control. In addition, it includes specific details of the ancillary service.

制御計画は、送電事業者側に提示されるが、送電事業者側における以後の対応はいくつか想定される。第1の対応は、発電事業者の提案をそのままに受け入れるというものであり、この場合に、発電事業者は自己が提案した制御計画に従って、風力発電システムを運用する。第2の対応は、発電事業者の提案を一部修正して受け入れるというものであり、この場合に、発電事業者は自己が提案した制御計画の修正版に従って、風力発電システムを運用する。第3の対応は、発電事業者の提案を受け入れないというものであり、この場合に、発電事業者は自己が提案した制御計画を破棄し、例えば送電ロスを最小化しながら風況のまま発電するということが考えられる。   The control plan is presented to the power transmission company side, but some subsequent actions on the power transmission company side are assumed. The first response is to accept the proposal of the power generation company as it is. In this case, the power generation company operates the wind power generation system according to the control plan proposed by the power generation company. The second response is to accept a part of the proposal from the power generation company, and in this case, the power generation company operates the wind power generation system according to the modified version of the control plan proposed by the power generation company. The third response is to not accept the proposal of the power generation company. In this case, the power generation company discards the control plan proposed by itself and generates power with the wind condition while minimizing transmission loss, for example. It can be considered.

以上本発明の実施例1によれば、ウィンドファーム側において、アンシラリーサービスの複数の運転内容についてその運転を実行した時の価値を推定し、最大価値とする運転内容を送電事業者側に提示している。これにより、ウィンドファーム側(発電事業者側)は自己にとって有利な運転内容であり、かつ電力系統に対して最も便益をもたらすことが可能な運転を行うことが可能となる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, on the wind farm side, the value when the operation is executed for a plurality of operation contents of the ancillary service is estimated, and the operation contents to be the maximum value are presented to the power transmission company side. doing. As a result, the wind farm side (power generation company side) can perform an operation that is advantageous to the self and that can bring the most benefit to the power system.

実施例1では、感度情報、必要量情報データベース1を備えて有効電力または無効電力の感度や必要量の情報をあらかじめ保持していた。これに対し、実施例2では感度情報、必要量情報データベース1内には感度情報を備えず、有効電力または無効電力の感度の情報を電力系統の直近の情報から時々刻々求めるものである。実施例2について図11から図16を用いて説明する。   In the first embodiment, sensitivity information and necessary amount information database 1 is provided, and information on sensitivity and necessary amount of active power or reactive power is held in advance. On the other hand, in the second embodiment, sensitivity information is not provided in the sensitivity information / necessary amount information database 1, and information on active power or reactive power sensitivity is obtained from time to time information from time to time. A second embodiment will be described with reference to FIGS.

図11は、有効電力、無効電力の価値に関する情報を、ウィンドファームからの有効電力、無効電力の出力と、計測値と、から求める場合の実施例における、ウィンドファームと電力系統の構成を示す図である。図1との違いは、外部から入力していた、有効電力、無効電力の価値、必要量の情報を、連携点Xに設けた計測器9で計測した有効電力、無効電力、電圧、周波数等の計測値から求める点である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a wind farm and a power system in an embodiment in which information about the value of active power and reactive power is obtained from the output of active power and reactive power from the wind farm and measured values. It is. The difference from FIG. 1 is that the active power, reactive power, voltage, frequency, and the like, which are input from the outside, are measured by the measuring device 9 provided at the linkage point X with the value of active power, reactive power, and necessary amount. This is a point obtained from the measured value.

図12は、実施例2におけるウィンドファーム制御装置3の機能ブロック図である。図2との違いは、系統感度解析部31に、連携点Xで計測した有効電力P、無効電力Q、電圧V、周波数f等の情報から、有効電力Pの感度を推定する有効電力感度推定部314と、無効電力Qの感度を推定する無効電力感度推定部315が含まれている点である。   FIG. 12 is a functional block diagram of the wind farm control device 3 according to the second embodiment. The difference from FIG. 2 is that the system sensitivity analysis unit 31 estimates active power sensitivity from information such as active power P, reactive power Q, voltage V, and frequency f measured at the linkage point X. And a reactive power sensitivity estimation unit 315 for estimating the sensitivity of the reactive power Q.

図13は、実施例2における、有効電力の感度を推定する際の、ウィンドファーム100から能動的に有効電力を出力する方法の一例を示した図である。ここでは、ウィンドファームの出力変動に応じて、電力系統の周波数fがどの程度の感度で応答するのかを計測するために、有効電力Pと周波数fの時間変動を入力、監視する。   FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a method for actively outputting active power from the wind farm 100 when estimating the sensitivity of active power in the second embodiment. Here, in order to measure how sensitive the frequency f of the power system responds according to the output fluctuation of the wind farm, the temporal fluctuation of the active power P and the frequency f is input and monitored.

感度推定のための計測第1段階では、図13の時刻T0からT1において、ウィンドファームの有効電力Pを、発電可能有効電力よりも小さな一定値Pcに抑制制御して、時刻T1で抑制を解除する。   In the first measurement stage for sensitivity estimation, the active power P of the wind farm is suppressed to a constant value Pc smaller than the power that can be generated from time T0 to T1 in FIG. 13, and the suppression is released at time T1. To do.

計測第2段階では、この抑制解除時の有効電力の変化分ΔPwに対して、時刻T1における電力系統の周波数の変化Δfを記録する。電力系統の周波数の変動には、ウィンドファームの出力と無関係な成分も含まれているため、ΔPwの条件を変えて複数回同様の制御を行い、統計的に有効電力の感度を推定する。図13では、さらに時刻2,T3においても同様の計測を繰り返し実行したことを示している。   In the second measurement stage, the change Δf in the frequency of the power system at time T1 is recorded with respect to the change ΔPw in the active power when the suppression is released. Since fluctuations in the frequency of the power system include components unrelated to the output of the wind farm, the same control is performed a plurality of times while changing the condition of ΔPw, and the sensitivity of the active power is statistically estimated. FIG. 13 shows that the same measurement is repeated at times 2 and T3.

図14は、実施例2における、無効電力の感度を推定する際の、ウィンドファームから能動的に無効電力を出力する方法の一例を示した図である。ここでは、ウィンドファームの出力変動に応じて、電力系統の電圧Vがどの程度の感度で応答するのかを計測するために、無効電力Qと電圧Vの時間変動を入力、監視する。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a method of actively outputting reactive power from a wind farm when estimating reactive power sensitivity in the second embodiment. Here, in order to measure the sensitivity with which the voltage V of the power system responds according to the output fluctuation of the wind farm, the temporal fluctuations of the reactive power Q and the voltage V are input and monitored.

感度推定のための計測第1段階では、図14の時刻T0からT1の期間ではウィンドファームの無効電力を0(pu)に制御し、その後時刻T1で無効電力としてΔQwを出力する。   In the first measurement stage for sensitivity estimation, the reactive power of the wind farm is controlled to 0 (pu) during the period from time T0 to T1 in FIG. 14, and then ΔQw is output as reactive power at time T1.

計測第2段階では、この無効電力ΔQw出力時の、電力系統の電圧の変化ΔVを記録する。電力系統の電圧の変動には、ウィンドファームの有効電力、無効電力とは無関係の成分も含まれているため、ΔQwの条件を変えて複数回同様の制御を行い、統計的に無効電力の感度を推定する。   In the second measurement stage, the change ΔV in the voltage of the power system at the time when the reactive power ΔQw is output is recorded. Since fluctuations in the voltage of the power system include components irrelevant to the active power and reactive power of the wind farm, the same control is performed multiple times by changing the condition of ΔQw, and the reactive power sensitivity is statistically Is estimated.

図15は、実施例2における、有効電力の感度を推定する際の、ウィンドファームから出力する有効電力ΔPwと、電力系統の周波数の変化Δfの計測値から、有効電力の感度を推定する方法の一例を示した図である。ΔPwとΔfの計測値には、周波数の外乱が含まれているため、複数のデータから最小二乗法等によって推定感度を求める。   FIG. 15 is a diagram illustrating a method for estimating the active power sensitivity from the measured value of the active power ΔPw output from the wind farm and the frequency change Δf of the power system when the active power sensitivity is estimated in the second embodiment. It is the figure which showed an example. Since the measured values of ΔPw and Δf include frequency disturbance, the estimated sensitivity is obtained from a plurality of data by the least square method or the like.

図16は、実施例2における、無効電力の感度を推定する際の、ウィンドファームから出力する無効電力ΔQwと、電力系統の電圧の変化ΔVの計測値から、無効電力の感度を推定する方法の一例を示した図である。ΔQwとΔVの計測値には、電圧の外乱が含まれているため、複数のデータから最小二乗法等によって推定感度を求める。   FIG. 16 illustrates a method for estimating the reactive power sensitivity from the measured value of the reactive power ΔQw output from the wind farm and the voltage change ΔV of the power system when estimating the reactive power sensitivity in the second embodiment. It is the figure which showed an example. Since the measured values of ΔQw and ΔV include voltage disturbances, the estimated sensitivity is obtained from a plurality of data by the least square method or the like.

実施例2によれば、感度の情報(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)を実際の直近の電力系統状態から求めているので、過去の計測結果から求めて固定値的に使用する実施例1のデータベース方式に比べてより正確に現状を反映した感度の情報(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)、従って有効電力価値Wpと無効電力価値Wqを得ることができる。   According to the second embodiment, since the sensitivity information (Δf / ΔP) and (ΔV / ΔQ) are obtained from the actual power system state in the latest, the second embodiment is obtained from past measurement results and used as fixed values. Sensitivity information (Δf / ΔP) and (ΔV / ΔQ) reflecting the current state more accurately than the database system 1, and thus the active power value Wp and reactive power value Wq can be obtained.

実施例3では、図17を用いて風力発電制御方法について説明する。図17は本発明による一連の処理を示すフローチャートである。   In the third embodiment, a wind power generation control method will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a flowchart showing a series of processing according to the present invention.

図17のフローチャートにおいて、最初の処理ステップS1では、有効電力、無効電力の感度、必要量の情報を確認する。具体的には実施例1のデータベース方式の場合には、感度情報、必要量情報データベースDB1を参照して、感度(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)の情報を参照して入手(処理ステップS11)する。   In the flowchart of FIG. 17, in the first processing step S1, information on active power, reactive power sensitivity, and necessary amount is confirmed. Specifically, in the case of the database system of the first embodiment, the sensitivity information and necessary amount information database DB1 are referred to and obtained by referring to the sensitivity (Δf / ΔP) and (ΔV / ΔQ) information (processing step) S11).

実施例2の逐次入手方式では、処理ステップS12において感度推定のための計測第1段階を実行し、処理ステップS13において感度推定のための計測第2段階を実行し、それぞれΔf、ΔP、ΔV、ΔQを入手する。   In the sequential acquisition method according to the second embodiment, the first measurement stage for sensitivity estimation is executed in the processing step S12, and the second measurement stage for sensitivity estimation is executed in the processing step S13, and Δf, ΔP, ΔV, Obtain ΔQ.

処理ステップS14では、計測第1段階と計測第2段階を複数回繰り返し実行させ、多数の情報が得られた時点で処理ステップS15において図15、図16に示した統計的手法(たとえば最小二乗法)により、感度(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)の情報を得る。   In the processing step S14, the measurement first stage and the measurement second stage are repeatedly executed a plurality of times, and when a large amount of information is obtained, the statistical method (for example, the least square method) shown in FIGS. ), Information on sensitivity (Δf / ΔP) and (ΔV / ΔQ) is obtained.

次の処理ステップS2では、アンシラリーサービス情報データベースDB3を参照して、複数のアンシラリーサービスの運転内容の1つを選択する。   In the next processing step S2, referring to the ancillary service information database DB3, one of the operation contents of a plurality of ancillary services is selected.

処理ステップS3では、処理ステップS2で選択したアンシラリーサービスの運転内容の条件のもとで、感度(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)と、制限条件の情報などを用いて、当該アンシラリーサービスの運転内容の時の有効電力Pの価値Wpと、無効電力Qの価値Wqを推定する。推定に当たり、感度情報(Δf/ΔP)、(ΔV/ΔQ)以外の必要量の情報(有効電力Pの価値Wpに関して周波数fの変動許容範囲、上限値、下限値等。無効電力Qの価値Wqに関して電圧Vの変動許容範囲、上限値、下限値等)は、適宜得られているものとする。   In the processing step S3, the ancillary service is selected using sensitivity (Δf / ΔP), (ΔV / ΔQ), information on the limiting conditions, and the like under the conditions of the operation content of the ancillary service selected in the processing step S2. The value Wp of the active power P and the value Wq of the reactive power Q at the time of service operation are estimated. In estimation, information of necessary amount other than sensitivity information (Δf / ΔP), (ΔV / ΔQ) (a variation allowable range of frequency f, an upper limit value, a lower limit value, etc. with respect to the value Wp of the active power P. The value Wq of the reactive power Q) The allowable range of fluctuation of the voltage V, the upper limit value, the lower limit value, etc.) are appropriately obtained.

処理ステップS4では、ケーブルの損失Lcを演算する。   In process step S4, the cable loss Lc is calculated.

処理ステップS5では、(1)式の制御効果指標Eを算出する。また処理ステップS6では、アンシラリーサービスの運転内容がすべて実行完了されるまで、処理ステップS2から処理ステップS6の処理を繰り返し実行する。   In process step S5, the control effect index E of Formula (1) is calculated. Further, in processing step S6, the processing from processing step S2 to processing step S6 is repeatedly executed until all the operation details of the ancillary service are completed.

処理ステップS7では、制御効果の比較を行う。比較は制御効果指標Eを最大化する運転内容を選択することで行われる。なお比較の対象には、アンシラリーサービスの各運転内容の他に、力率一定制御や、適用するアンシラリーサービスの組合せも含めるのがよい。なおこの制御効果の比較の中では、現在時点での比較結果を行うこと以外に、将来時刻における比較結果を行うものであってもよい。これにより処理ステップS7では、全ての運転内容が完了するまで条件を変更して繰り返し実行し、最終的に処理ステップS7において、制御効果指標Eを最大とする運転条件での有効電力Pと無効電力Qの出力組み合わせを抽出する。   In process step S7, control effects are compared. The comparison is performed by selecting an operation content that maximizes the control effect index E. In addition, it is good to include the combination of power factor fixed control and the ancillary service to apply in addition to each driving | operation content of an ancillary service in the object of comparison. In the comparison of the control effects, a comparison result at a future time may be performed in addition to the comparison result at the current time point. As a result, in process step S7, the conditions are changed and executed repeatedly until all the operation details are completed. Finally, in process step S7, the active power P and the reactive power under the operation condition that maximizes the control effect index E are obtained. The output combination of Q is extracted.

また処理ステップS7では、制御効果指標Eを最大とする運転条件での有効電力Pと無効電力Qの出力組み合わせが、制御計画CPとして、送電事業者側に提示される。提示内容は、当該ウィンドファームの状態で最も価値が高いと思われる制御計画であり、力率1.0固定制御、アンシラリーサービスである運転予備力制御または無効電力制御、さらに有効電力と無効電力の価値最大化制御を含む。さらにはアンシラリーサービスの具体的な処理内容を含んでいる。さらに提示内容は、現在の運転条件であってもよく、または将来時刻における運転計画であってもよい。   Moreover, in process step S7, the output combination of the active power P and the reactive power Q under the operating condition that maximizes the control effect index E is presented to the power transmission company as the control plan CP. The presented contents are the control plan that seems to be the most valuable in the state of the wind farm, power factor 1.0 fixed control, operation reserve power control or reactive power control that is ancillary service, and active power and reactive power Includes value maximization control. In addition, it includes specific details of the ancillary service. Further, the presented content may be current operation conditions or an operation plan at a future time.

処理ステップS8では、送電事業者側に提示した制御計画CPについての変更の有無を確認し、変更がなければ初期の制御計画に沿って、変更がある場合には変更を反映した制御計画に沿って風力発電システムの運転を行う(処理ステップS9)。なお風力発電システムの運転にあたり、(4)式のケーブル損失が最小化する制御を反映させるのがよい。   In processing step S8, the presence or absence of a change in the control plan CP presented to the power transmission company is confirmed. If there is no change, the initial control plan is followed. If there is a change, the change is reflected in the control plan. The wind power generation system is operated (processing step S9). In operation of the wind power generation system, it is preferable to reflect the control (4) that minimizes the cable loss.

以上説明の本発明は要するに、風力発電として風況のままに発電する(従って送電事業者側からは迷惑な存在の場合もあり)という姿勢から、送電事業者の意向を酌んだ利益最大化運転を提示、実行する風力発電システムを提案する発明である。さらにその実現のために、送電事業者から各種のデータ提供を受けて利益最大化運転を推定演算するということではなく、発電事業者の連携点情報から利益最大化運転を推定演算していくものである。   In short, the present invention described above maximizes profits with the intention of the power transmission company from the attitude of generating power as wind power as it is (and may be annoying from the power transmission company side). It is an invention that proposes a wind power generation system that presents and executes operation. Furthermore, in order to realize this, instead of estimating various types of profit maximization operation by receiving various data provided by the power transmission company, the profit maximization operation is estimated and calculated from the information of the power generation company's linkage points. It is.

1:風力発電システム
3:制御装
5:電力系統
8:電力会社
31:系統感度解析部
32:制御計画決定部
311:有効電力価値推定部
312:無効電力価値推定部
313:ケーブル損失演算部
100:ウィンドファーム
GW:風力発電装置
C:電力変換器
X:連携点
CP:制御計画
DB1感度情報、必要量情報データベース
DB2:ケーブル特性、変換器特性データベース
DB3:アンシラリーサービス情報データベース
1: wind power generation system 3: control equipment 5: power system 8: power company 31: system sensitivity analysis unit 32: control plan determination unit 311: active power value estimation unit 312: reactive power value estimation unit 313: cable loss calculation unit 100 : Wind farm GW: Wind power generator C: Power converter X: Coordination point CP: Control plan DB1 sensitivity information, necessary information database DB2: Cable characteristics, converter characteristics database DB3: Ancillary service information database

Claims (14)

風力発電装置から電力変換器を介して電力系統に供給する電力を制御装置により調整するウインドファームであって、
前記制御装置は、前記電力系統における有効電力または無効電力の価値の情報を得る電力価値推定部と、該電力価値推定部で求めた前記有効電力または無効電力の価値の情報と、前記電力変換器から前記電力系統の連携点に至るまでの損失の情報とから制御効果を算出する制御効果比較部と、電力系統における複数の運転条件について前記制御効果比較部で求めた前記制御効果を最大化する時の有効電力または無効電力を制御計画として外部提示、あるいは送信する制御計画決定部を備えることを特徴とするウインドファーム。
A wind farm that adjusts the power supplied from the wind turbine generator to the power system via the power converter by the control device,
The control device includes: a power value estimation unit that obtains information on a value of active power or reactive power in the power system; information on the value of the active power or reactive power obtained by the power value estimation unit; and the power converter A control effect comparison unit that calculates a control effect from information on a loss from the power system to the cooperation point of the power system, and maximizes the control effect obtained by the control effect comparison unit for a plurality of operating conditions in the power system A wind farm comprising a control plan determination unit that externally presents or transmits active power or reactive power as a control plan.
請求項1に記載のウインドファームであって、
前記電力価値推定部は、前記電力系統における有効電力に対する周波数の感度または無効電力に対する電圧の感度と、周波数または電圧の許容値についての必要量の情報から、前記有効電力または無効電力の価値の情報を得ることを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to claim 1,
The power value estimator includes information on the value of the active power or the reactive power from the sensitivity of the frequency with respect to the active power or the sensitivity of the voltage with respect to the reactive power in the power system, and information on the necessary amount of the allowable frequency or voltage. Wind farm characterized by obtaining.
請求項1または請求項2に記載のウインドファームであって、
前記電力系統における有効電力に対する周波数の感度または無効電力に対する電圧の感度と、周波数または電圧の許容値についての必要量の情報を保持する第1のデータベースと、前記電力変換器から前記電力系統の連携点に至るまでの損失の情報を保持する第2のデータベースを備えることを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to claim 1 or 2,
A first database holding information on frequency sensitivity to reactive power or voltage sensitivity to reactive power and a necessary amount of frequency or voltage tolerance, and cooperation of the power system from the power converter A wind farm comprising a second database for holding information on loss up to a point.
請求項2または請求項3に記載のウインドファームであって、
前記電力系統における有効電力に対する周波数の感度を、有効電力一定制御解放前後の有効電力変化と周波数変化から求め、前記電力系統における無効電力に対する電圧の感度を、無効電力一定制御解放前後の無効電力変化と電圧変化から求めることを特徴とするウインドファーム。
A wind farm according to claim 2 or claim 3,
The frequency sensitivity to the active power in the power system is obtained from the active power change and frequency change before and after the active power constant control release, and the voltage sensitivity to the reactive power in the power system is changed to the reactive power change before and after the reactive power constant control release. Wind farm, which is obtained from the voltage change.
請求項4に記載のウインドファームであって、
前記有効電力あるいは無効電力の一定制御解放前後の計測を複数回実行して、前記有効電力あるいは無効電力の感度を統計処理により求めることを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to claim 4,
A wind farm characterized in that the active power or reactive power is measured several times before and after the constant control release and the sensitivity of the active power or reactive power is obtained by statistical processing.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のウインドファームであって、
前記複数の運転条件は、電力系統に対するアンシラリーサービスによる運転条件を含むことを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to any one of claims 1 to 5,
The wind farm characterized in that the plurality of operating conditions include an operating condition by an ancillary service for a power system.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のウインドファームであって、
前記ウインドファームは発電事業者に所属し、前記電力系統を保有管理する送電事業者に対して前記有効電力または無効電力の制御計画を提示することを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to any one of claims 1 to 6,
The wind farm belongs to a power generation company, and presents a control plan for the active power or reactive power to a power transmission company that owns and manages the power system.
請求項7に記載のウインドファームであって、
前記ウインドファームは前記送電事業者に対して提示した前記有効電力または無効電力の制御計画に従って運転され、または提示後に修正された制御計画に従って運転されることを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to claim 7,
The wind farm is operated in accordance with the control plan of the active power or reactive power presented to the power transmission company, or is operated in accordance with a control plan modified after the presentation.
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のウインドファームであって、
ウインドファームは、複数の風力発電装置から複数の電力変換器を介して電力系統の連携点に接続されて電力を供給するとともに、前記制御装置により前記複数の風力発電装置から複数の電力変換器を介して電力系統の連携点に至る送電線の合計の送電損失を最小に調整されていることを特徴とするウインドファーム
The wind farm according to any one of claims 1 to 8,
The wind farm is connected to a power system linkage point from a plurality of wind power generators via a plurality of power converters, and supplies power from the plurality of wind power generators by the control device. The wind farm is characterized in that the total transmission loss of the transmission lines reaching the connection point of the power system is adjusted to the minimum.
請求項9に記載の前記ウインドファームであって、
ウインドファームは、前記電力変換器から電力系統との連携点に至る送電線のインピーダンスに基づき、無効電力の配分を、前記送電線のインピーダンスの逆数の比にすることによって、インピーダンスの高い送電線の無効電力を小さく、インピーダンスの低い送電線の無効電力を高く配分することを特徴とするウインドファーム。
The wind farm according to claim 9, wherein
The wind farm is based on the impedance of the transmission line from the power converter to the connection point with the power system, and the distribution of reactive power is made the ratio of the reciprocal of the impedance of the transmission line, thereby A wind farm characterized by a low reactive power distribution and a high distribution of reactive power in transmission lines with low impedance.
風力発電装置と電力変換器で構成された風力発電システムの出力が複数組並列接続され、連携点において電力系統に接続されたウインドファームであって、
前記電力系統における有効電力に対する周波数の感度または無効電力に対する電圧の感度と、周波数または電圧の許容値についての必要量の情報から、前記有効電力または無効電力の価値の情報を得る電力価値推定部と、該電力価値推定部で求めた前記有効電力または無効電力の価値の情報と、前記複数組の風力発電システムにおける前記電力変換器から前記電力系統の連携点に至るまでの損失の情報とで定まる制御効果を複数の運転条件に付いて求め比較する制御効果比較部と、制御効果を最大化する前記運転条件の時の前記有効電力または無効電力を制御計画として外部提示、あるいは送信する制御計画決定部を備えることを特徴とするウインドファーム。
A wind farm in which a plurality of sets of outputs of a wind power generation system composed of a wind power generation device and a power converter are connected in parallel and connected to the power system at a linkage point,
A power value estimator that obtains information about the value of the active power or reactive power from the sensitivity of the frequency with respect to the active power or the voltage sensitivity with respect to the reactive power in the power system and the information on the necessary amount of the frequency or the allowable value of the voltage; The value of the value of the active power or reactive power obtained by the power value estimation unit and the information of the loss from the power converter to the cooperation point of the power system in the plurality of sets of wind power generation systems A control effect comparison unit that obtains and compares control effects with respect to a plurality of operating conditions, and a control plan decision that externally presents or transmits the active power or reactive power at the operating conditions that maximize the control effect as a control plan Wind farm characterized by having a section.
風力発電装置から電力変換器を介して電力系統に供給する電力を制御装置により調整するウインドファームの制御方法であって、
前記電力系統における有効電力に対する周波数の感度または無効電力に対する電圧の感度と、周波数または電圧の許容値についての必要量の情報から、前記有効電力または無効電力の価値の情報を得、該有効電力または無効電力の価値の情報と、前記電力変換器から前記電力系統の連携点に至るまでの損失の情報とで定まる制御効果を複数の運転条件に付いて求め、制御効果を最大化する前記運転条件の時の前記有効電力または無効電力を制御計画として送電事業者に外部提示、あるいは送信することを特徴とするウインドファームの制御方法。
A wind farm control method for adjusting power supplied from a wind power generator to a power system via a power converter by a control device,
From the sensitivity of the frequency with respect to the active power or the sensitivity of the voltage with respect to the reactive power in the power system and the information on the necessary amount of the frequency or the allowable value of the voltage , information on the value of the active power or reactive power is obtained The operation condition for maximizing the control effect by obtaining the control effect determined by the information on the value of the reactive power and the information on the loss from the power converter to the linkage point of the power system for a plurality of operation conditions A method for controlling a wind farm, characterized in that the active power or reactive power at the time of is presented externally or transmitted to a power transmission company as a control plan.
請求項12に記載のウインドファームの制御方法であって、
前記ウインドファームは前記送電事業者に対して提示した前記有効電力または無効電力の制御計画に従って運転され、または提示後に修正された制御計画に従って運転されることを特徴とするウインドファームの制御方法。
A wind farm control method according to claim 12,
The wind farm is operated according to the control plan of the active power or reactive power presented to the power transmission company, or is operated according to a control plan modified after the presentation.
請求項12または請求項13に記載のウインドファームの制御方法であって、
ウインドファームは、複数の風力発電装置から複数の電力変換器を介して電力系統の連携点に接続されて電力を供給するとともに、前記制御装置により前記複数の風力発電装置から複数の電力変換器を介して電力系統の連携点に至る送電線の合計の送電損失を最小に調整されていることを特徴とするウインドファームの制御方法。
A wind farm control method according to claim 12 or claim 13,
The wind farm is connected to a power system linkage point from a plurality of wind power generators via a plurality of power converters, and supplies power from the plurality of wind power generators by the control device. A wind farm control method, characterized in that the total transmission loss of transmission lines reaching the power system linkage point is adjusted to a minimum.
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